Фурма для нагрева шихты и продувки металла

Фурма для нагрева шихты и продувки металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ФУРМА ДЛЯ НАГРЕВА ШИХТЫ И ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА, содержащая концентричио .расположенные трубы, образуюрцйе тракты для подачи топлива, кислорода, подвода и отвода воды, головку с Д9УМЯ рядами сопел, отличаю щ а я .с. я тем,, что, с целы повышения стойкости фурмы, интенсификации сжигания топлива и нагрева шихты, сопяа внешнего и внутреннего рядов расположены в головке равноудаленно от .двух близлежащих сопел другого ряда, при этом расстояние между соседними соплами в рядах равно 2,5-4,0 калибра сопла соответствукяцего ряда, а расстояние между близлежащими, соплами разных рядов равно 3,0-4,5 калибра сопла внутреннего ряда, при Э.ТОМ кольцевой тракт для отвода воды снабжен сухарями, расположенными в его нижней части. 2. Фурма ПОП.1, о тл и ч ающ а я с я тем, что, с целью улучшения охлаждения торца.головки, она . снабжена распределителем воды, установленным на наружных поверхностях (Л внутреннего ряда сопел и выполненным в виде кольцевой шайбы с боковыми параболическими поверхностями и торцовой поверхностью, выполненной в виде усеченного конуса, при этом распределитель имеет с внутренней стороны вырезы под сопла внутреннего ряда. QO х

ае а0

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ФИ ЛССУ

РЕСПУБЛИК

3Ш С 21 С 5/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В kRTOPONOPIV СВ»ВВТВСЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬЙ (21) 3530168/22-02 (22) 04.01.83 (46) 07.12.84. Бюл. В 45 (72) К.А.Гребень, А.П.Глике, Е.П.Покотило, В.Ю.Омехин, Ю.И.Жаворонков, Л.Н.Канаплин, П.И.Югов, А.ДВЧертов и Н.А.Мальцев (71) Институт газа АН Украинской ССР (53) 669.183..212.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 859462, кл. С 21 С 5/48, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 390153, кл. С. 21 С 5/48, 1973. (54) (57) 1 .. ФУРМА ДЛЯ НАГРЕВА ШИХТЫ

И ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА, содержащая концентрично. расположенные трубы, образующие. тракты для подачи топлива, кислорода, подвода и отвода воды, головку с двумя .рядами сопел, о т — . л и ч а ю щ. а я. с я тем,, что, с целв повышения стойкости фурмы, интенсификации сжигания топлива и нагрева шнхты, сопла внешнего и внутреннего рядов расположены в головке равноудаленно от..двух близлежащих сопел другого ряда, при этом расстояние между соседними соплами в рядах равно 2,5-4,0 калибра сопла соответствующего ряда, а расстояние между близлежащими, соплами разных рядов равно 3,0-4,5 капибра сопла внутреннего ряда,.при этом кольцевой тракт для отвода воды снабжен сухарями, расположенными в его нижней, части.

2. Фурма по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучшения охлаждения торца. головки, она снабжена распределителем воды, уста- В новленным на наружных поверхностях внутреннего ряда сопел и выполненным в виде кольцевой шайбы с боковыми параболическнмн поверхностями и торцовой поверхйостью, выполненной в виде ф усеченного конуса, при этом распределитель имеет с внутренней стороны вырезы под сопла внутреннего ряда.

1127908

Изобретение относится к металлургии, в частности .к устройствам для нагрева шихты газокислородным факе- лом и продувки сталеплавильной ванны кислородом. 5

Для интенсификации процесса выплавки. металла в конверторах и других сталеплавильных агрегатах и увеличения расхода лома в шихте возуникла необходимость нагревать твер- 10 дую металлозавалку непосредственно в рабочем пространстве (перед заливкой чугуна).

Известна многосопловая охлажцаемая фурма, содержащая концентрично распо- 15 ложенные трубы, образующие тракты подвода и отвода охладителя, газоподводящий тракт> многосопловую головку и распределитель охладителя.

Распределитель имеет центральное от- 20 верстие, соединяющее между собой тракты для подвода и отвода охладителя, и один ряд вырезов под газовые ,сопла (1) .

Однако головки этой фурмы состоят из многих деталей и сложны в изготовлении. Фурмы имеют только один газовый тракт и не могут применяться в качестве горелок, имеющих отдельные коаксиальные каналы для топлива 30 и окислителя.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности, является фурма для нагрева шихты и продувки металла, содержащая концентрично расположенные трубы, образующие тракты для подачи топлива, .кислорода, подвода и отвода воды и головку с двумя рядами сопл воды (2) .

Однако в известной топливно-кис- 40 лородной фурме каждое из топливных сопл находится в одной вертикальной

;плоскости с кислородным и несколько

1 выше его, поэтому кислороднь|е струи, кинематическая энергия которых в 45 раз больше газовых, направленные под углом 20-56 к вертикальной оси фурмы, не смешиваются с газовыми, а только частично эжектируют их.

Кислород ые струи, направленные под а углами 5-10 к газовым, не прижимают их к центру, а наоборот, отбивают их от поверхности расплава, образуя клубящийся факел. В связи с этим, эффективность нагрева и продувки металла низкая. Существенным недостатком известных фурм является также их низкая стойкость. Участки головки между. газовыми и кислородными соплами охлаждаются слабо и поэтому при .работе в расплаве тело головки между соплами выплавляется, нарушается газодинамика струй и фурма прогорает.

Цельюизобретения является повышение стойкости фурмы, интенсификация сжигания топлива и нагрев шихты, улучшение охлаждения торца головки.

Поставленная цель достигается тем, что в фурме для нагрева шихты и продувки металла, содержащей концентрично расположенные трубы, образующие тракты для годачи топли; ва, кислорода, подвода и отвода воды, головку с двумя рядами сопл, сопла внешнего и внутреннего рядов расположены в головке равноудаленно от двух близлежащих сопл другого ряда, при этом расстояние между соседними соплами в рядах равно 2,54,0 калибра сопла соответствующего ряда, а расстояние между близлежащими соплами разных рядов равно 3,0-4,5 калибра сопла внутреннего ряда, при этом кольцевой тракт для отвода воды снабжен сухарями, расположенными в его нижней части °

Причем, фурма снабжена распреде-. лителем воды, установленным на наружных поверхностях внутреннего ряда сопл и выполненным в виде кольцевой шайбы с боковыми параболическими поверхностями и торцовой поверхностью, выполненной в виде усеченного конуса, при этом распределитель имеет с внутренней стороны вырезы под сопла внутреннего ряда.

На фиг. 1 изображена фурма, разрез; на фиг. 2 — вид А на фиг. i (расположение сопл на выходе из торца головки); на фиг. 3 — распределитель воды; на фиг. 4 — разрез A-А на фиг. 3; на фиг. 5 — расположение и крепление сухаря к стенкам для отвода охлаждающей воды; на фиг. 6 разрез Б-Б на фиг.. 5.

Фурма содержит центральную тру= бу 1 для подачи топлива и коаксиальные трубы 2 — 4. Кольцевые тракты между трубами 1 иа2, 2 и 3, 3 и 4 предназначены соответственно для подвода охлаждающей воды, подачи кислорода и отвода воды. К нижним концам коаксиальных труб 1 — 4 по окружностям жестко прикреплена головка 5 с двумя рядами сопл. Ряд сопл,. распо3 ° 1127 ложенных ближе к центру, служит для подачи топлива, дальше от центра— кислорода. Внутри головки 5 на наружных поверхностях внутреннего ряда сопл расположен фигурный .распределитель 6, выполненный в виде кольцевой шайбы с боковыми. параболическими поверхностями и торцовой в виде усеченного конуса и имеющий с внутренней стороны вшрезы под сопла внут- 10 реннего ряда. Распределитель. 6 жестко соединен с топливными соплами.

При использовании литой головки фурми он может. отливаться вместе с головкой. Между коаксиальными труба- 15 ми 3 и 4 в нижней их части жестко установлены сухари 7, расположенные .равномерно по периметру кольцевого .тракта для отвода воды в нижней части кольцевого тракта, В. головке фурмы сопла внешнего ряда расположены равноудаленно от двух близлежащих сопл внутреннего ряда и наоборот, расстояния между соседними соплами в рядах равно 2,5.-4,0 калибра сопла 25 соответствукицего ряда, а близлежащими:,соплами разных рядов — 3,0-4,5 калибра сопла внутреннего ряда.

Фурма работает следующим образом.

В конвертор подают все необходи- M мое количество твердой металлозавал.ки. Допускается завалка части металлошихты с последующей подвалкой по ходу нагрева. Затем через горловину: конвертора вертикально вниз вводят фурму, не достигая поверхности металлошихты на 0,5-1 м. После этого по центральной трубе 1 подают небольшое количество топлива (не более

1 57 от максимальйого расхода), 40 которое, проходя по центральным соплам головки 5, на выходе загорается от раскаленной кладки конверто.— ра. Затем для сжигания топлива подают необходимое количество кислоро- 45 да, который вводят по кольцевому тракту между трубами 2 и 3 и далее через кислородные сопла на выход из фурмы. В дальнейшем расходы топлива и кислорода могут повышаться, поддер-50 живая М =1,1-1,2, где М вЂ” коэффициент расхода кислорода. После нагрева металлошихты до заданной температуры отключают подачу топлива и кислорода и выводят фурму из конвертора. После заливки жидкого чугуна в конвертор вводят фурму, проду" вают топливный тракт инертным газом й.

4 подают по обоим трактам кислород и продувают жидкий металл. После окон-;, чания плавки фурму выводят из конвертора в верхнее положение.

Охлаждение фурми осуществляется следующим образом. Воду для охлаждения фурмы подают по кольцевому тракту, образованному наружной стенкой центральной трубы 1 и внутренней трубы 2, в головку 5. Встречая на своем пути фигурный распределитель 6, вода разделяется на два потока — центральный и периферийный.

Центральный поток воды омывает топливные сопла и центральный участок торца головки 5, а затем, проходя по кольцевому зазору между распределителем и торцом головки, смешивается с периферийным потоком воды. Эта смесь, охлаждая кислородные сопла и периферийные части головки, поступает в тракт для отвода

I . воды, поднимается по нему вверх, одновременно охлаждая кожух, и уходит из фурмы.

908

В тракте для отвода воды у головки фурмы равномерно установлены сухарные соединения. Сухарь 7 в горизонтальном сечении представляет собой пластину Г-образной формы. Боковая прямоугольная поверхность одной

{большей) полки сухаря прилегает к плоскости, выполненной на наружной поверхности трубы кислородного тракта, а другая (меньшая полка) расположена радиально и доходит до внутренней поверхности кожуха фурмы. Торцы обеих полок жестко закреплены по всей высоте сухаря с прилегающими к ним трубами.

Расположение сопл в головке фурмы с предлагаемыми расстояниями между соседними соплами в рядах и между близлежащими соплами разных рядов позволяет улучшить как охлаждение головки, так и условия смещения газа и кислорода на выходе из нее. Расположение топливных сопл между и под кислородными создает условия для полного сжигания. топлива с кислородом и тем самым интенсифицирует нагрев металлошихты, а при продувке улучшает перемешивание ванны, выгорание углерода и вносит дополнительное количество тепла за счет частичного дожигания технологической окиси углерода до СО2.

1127

При продувке металла головка и наружный кожух фурмы подвержены температурному воздействию, что вызывает их объемное расширение. Конструкция предлагаемого соединения 5 позволяет свободно расширяться внешней трубе в радиальном направлении и предохраняет фурму от возникновения трещин, перекосов и деформаций.

За счет сухарного соединения кожу- 0 ха с внутренними частями образуется .полужесткая конструкция фурмы. При осевом линейном расширении кожуха она работает на растяжение как единое целое. При радиальном расширении 15 кожуха сухари, изгибаясь, равномерно воспринимают нагрузку на себя.

Распределитель предлагаемой конструкции делит охлаждающую воду на два потока, расход которых пропорцио-20 нален поверхностям центрального и периферийного участков торца головки, и направляет эти потоки — меньший на охлаждение топливных сопл и центральной внутренней поверхности, боль-25 ший на охлаждение кислородных сопл и периферийную внутреннюю поверхность головки фурмы.

Поток воды, направляемый иа периферию, обладает большей скоростью 30 и эжектирует поток воды, который после омывания топливных сопл и центрального участка торца головки, про908 б ходит через прерываемый соплами кольцевой зазор между основанием распределителя и внутренней поверх ностью торца головки,, затем вся вода охлаждает кислородные сопла и пери-. ферийный участок-головки.и по кольцевому тракту покидает .фурму. Все это позволяет значительно улучшить.условия охлаждения.всей головки фурмы.

Распределитель жестко соединен с топливными соплами. Указанные признаки позволяют повысить стойкость фурмы.

Таким образом, предлагаемая фурма. для нагрева шихты и продувки металла позволяет по сравнению с известной (см. таблицу) интенсифицировать сжигание топлива, эффективнее подогревать металлошихту в агрегате, тем самым увеличивая долю твердой завалки, а во время продувки кислородом обеспечивает выделение дополнительного количества тепла за счет лучшего дожигания технологической окиси угле рода, улучшает.перемешивание ванны и выгорание углерода, снижает угар железа. Фурма предлагаемой конструкции имеет также лучшую стойкость за счет улучшения охлаждения головки и компенсации внутренних, напряжений.

Ожидаемый. экономический эффект при максимальном объеме использова.ния изобретенкя составит,122,73 млн. руб. в год.

1127908

СЧ ((Ъ (Ъ л л .00 ° о.

О О л О (Ъ

СЧ О м х о

Ц х (Ъ

rl Ю л

CO л ь л Л ИЪ О с Ъ ь

СЧ о ((ъ

СЧ л 1 ((Ъ л

1.

1 л 1 х 1

Ф 1

СЪ.

О0, ° ° л О

O C0 л

- л

СО л

С Ъ (Ч л а(Ъ о м о л О о сп ,СЧ

1 с Ъ

1 о

I О

1 Ф

1 Х.

I х1 IC д

О О, I f (О

v xx

I: cd cd

1 Р(И. о ь v

Р} 1 О

О ао л ° (СО м м

СЧ л

СЪ

CO СО л ° л о л м I о л сО о съ (Ч

СО (Ъ м

I

} о (СЪ (ОЪ л ° л

CO л

43 I Ц 1 м

/ (Ъ щ

М ОЪ

CO C0 о

СЧ л

Ю о е л а сЪ оЪ

I! о л

СЧ

cd I

z I e

Ф I

cd l m l .4 I g I

Ц.} (О 1

t(1 I е 1 1

Й Р I о (СЪ СЪ О С"Ъ

Ю л

СЧ ф.I

1 I

1 an 1 а 1

an .

I 1

I 1

1 1

} о (Ъ

I I

I. an I

1 л I . л

1 м . 1 (ъ

} —1

e I

3 I о

СЧ о л 3 (Г\ О м ф о о

Ф 1

1 о

Я, ), ф л л со о л сО

О I

О 1

cd I

Р(I

I (Ъ м

CO .C0. .Ф л

° — ОЪ

ÑO ч

Ю

О Ф л л

СЧ О С \ ф

° л ф CO

CO CO л: л ». ОЪ

СО ч

1 о !

1 — -1

1.Ю. (Ъ л

° \ ю

I, лЗ

1 ЦО.

} .5х

° I Е В о л

С>

О О

СЧ л м (ГЪ ц л

О

С0 О о л О О (О л л °

CO О0 о

С Ъ (1 .Ф

1 "Х

I x

Х}Ъ! л!СЧ I

И } — — }

k(} I

P,1o I

1

1

1 I

1.

1

1

1

1 о со

СЧ

an an (Ч

1 !

I

I .l

I Х.о

СО л

ОЪ

C0 ° о (Ъ л о л

К) С0 л

СО СО о о

СЧ ((Ъ

К О, х &.Х ь ь о иъ

С Ъ

1 о с6 х

E (d w

Я и.х

Ц

Э

Е б

ad

Й о

И

cd 3 цal3

4

1

1

1

I Ф

1 о

1 v

I Х о

1

1

1 (СЪ л

1

I

I O

1, л

Х О, <б g:e х

О л Ф

4 4 (м

cd х о х х р о х

Са - О

Е»

Ф

Х

cd х

e oОа

Ф л A Ф

X.

Ф о

О. 4

go о

Ф,(!

Р Ц о Ф.

& Ф Ф 1:1 ц о

О.ХО Ц

e e х,((g Efcd m

Ф Ф ((!

t(х х

cd х

2 о

k( ф 3

Е»

Ф Ф ж л

Ф

М Р

cd Ръ ф-.(Я

Х о

8 (х (!

1 о и".5 хх

Ф и 1(х.

Ocd Oe

: .а5

ИЪ СЪ

an an л л л CO

О0 00 СО з-, c л (0 CO л л л

%» ОЪ

00 СО г1О М СО л л л

° у C4 Ch

ОЪ CO a

k(1оо z

Ц

v a х х

К 43 ,х.о e,((,х рх х ( (Oad cd 4Ю о!1 х о

1127908

10 ое л л

CO Г л

r л л л

Г Л о

С"4 л о и „сч

С 4 «ф

«»

1 л л О О л л

Г . |

iО с«4 л л

Г Л

»в

cd

И о и

D с»4 л

O <.4

С 4

С:| б 1,СО . л л| О "О л

D л

D

o o л О

o o

<«4 1

Э о

С> л л л О О л

|» 3 С") О О л л л о

Г»1

1

D

С> С0 С„ =Г е,О

Э х х х о

f»

v

Гб

Р»

Р.|О д 1 о л

СЧ

СЧ 00 л л со л л»вЂ”

О

СО СО

° л

| Г

Щ л с| л л

Г | л 0O СО л л с л

О1 о

СЧ

О СО л л л О лР1 С 1

1О л л л л х х

0I

Э о о

С)

o o

С 4

|4 |

Р1 л t

21o

Ю ("1

|в

О СО л л

|,О л

М с О О л л л

С) о О О u1

СЧ б Ф л ю

O С4

Г«4

С«4

l о

I С 4 с| а

° л

СО C«

û—

CO CO л л

Г Л

С> л О

4 — — -11

1 и

Э х

С ) CO л л

С4 О1, CO О с л т

О\

С)

D л л

1б 1 4

<охх 1

cd

|0 л

<б х

4 Э

Р

Ц 4 о ю

Х Х 1v

Гб

Р Х Z л

Э Я х

Э s0 ГХ х цр

cd ЦЮ х о

Rl

Ю I б1

М

m"

Р. I у l х!

ГГГ

Р, 1 у!

Гб

° 81 О1

z) 5I

Э 1

4 1 cd 1

<б I K

5!

Э 1 Сс4 й! 5

1 Ю

1

1б 1

z 1

1 Э о

О»О Э

4 1»

Х Гб Х х ц

a) 2

Е X

Э л Э

Р.Э cd О» сс4 c0 Хи и

Эо О

Э л

Р, cd cd X бо Plg э

4 Х Э хц|-атэц о Э Гб Ц1о

1 ° | л

Э Э Х 3

aZIOCZХ Х о

00 4Э

-Ф о

СГ1

1О

» о л О

-» а л О . »

О о о|

«б

Е л

1 - IC о у о

Р. Ф Гб х & v х о

Э cd g л х с й

3и о ао

0О СО . 00

Я;) О л л л л О л л . л

Л О л,л л л л л Г л л

00 СО СО (Ч

1О,О л л л | л

Э

Ц о о

С| х

>Д

Ц

44 >Х О

Я5х

t(lO (б

ОГО

1127908

Ю СЧ С»4

o o - м и л л и ч» с 1 00 00!

И р

С> л

00 !

И И

С4 С»4

И И а л м 0О 0О

С:> л

С>

C

Ю

СЧ»» О

И И сЧ с»4 а л

00 00

С4 л л

»

00»

И л

С>

И л Л

С4»» >О М!

1

1"

И И О>

CV СЧ л а л л

Ра, Ю

И л

И ь

Ю сЧ O K М

С> б

o o И л л

CV И Cn . СО 0»

И л

С>

С> л

Ю

И а л л со Ф СО 00 Л е Ю

Ю 00 с 4 » О с 1

00 00 м м л л

И а л л л т СО 00 С- аС>

И л И

С 4 » О х

1 о

Ю с»> О>

С 4

Ю м - 40 И л л сч б щ м л

Ю л 1

1 !

И

Е4 СЯ

С> О юм со И л а

N» О с 1 т л л

И л

Ю

С»4 л

Ю

P М л СО И л а

СЧ «» О с"1 л

Ю л СЧ

И л

С> СО 00 о и л И

СЧ 4» л

Ю О> О>

Л л И а л

С4 > О Ф л л ь о м ОО

cv P

С»

Ю л

Ю

o >

С4 И О ь а

О>

Fu d4 фо

ОССХ

О

О х

Ц ф

Х х о

k(lg

О» у

С4

Е

Q) х х х о

Е» и

Clj

1 ф

Ц х о ю и х

Ц И и м о

Ф Х х

Х л

Х о ф

Е»

И сс

И О. ф

1 ф

О о

Ф Ц с4 о

4 Ф;,. х cd L в%

X X C

dl а d4 с»,ффО, 0»»V

X

Ю фо

С0 ф

Йф" и

4 X 1» фоф х В О, О, g

1 > ф ф

&» E 1->

2 X

kf Е о ф

04 лД

УХ О».О

0l 1 Я >Х

СС О ф х с:)(х с.»!

Х о вы

4 4 5 о л СС Д

X о,E.

cd х

1ф

cd X

4 >Я

° Д ц ф х

О С4 Д

1С О и 4 04 ф k( с»» ф и E о-О, >» о z

Ц

Ж 40

A 04 >Б

С» .0

Ц4,Х хофд> х х

cd ф Цсо о с».> х 1, о

) 127908

1127908!

127908

Составитель Л.Шарапова

Редактор Н.Джуган Техред З.Палий Корректор А.Ильин

Заказ 8877/18 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4